一種多端直流線路保護(hù)的故障分支的判別方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種多端直流線路保護(hù)的故障分支的判別方法及裝置，其特征在于：設(shè)置多端直流系統(tǒng)模型，在多端直流系統(tǒng)中形成多端直流線路的T接點(diǎn)，在T接點(diǎn)設(shè)置開關(guān)站或與相應(yīng)的換流站合并設(shè)置開關(guān)站，通過以T接點(diǎn)為支點(diǎn)形成若干條多端直流支路；開關(guān)站中設(shè)置交流斷路器或者快速直流開關(guān)；設(shè)置一個基準(zhǔn)同步時鐘，該基準(zhǔn)同步時鐘通過選擇GPS或北斗同步對時；檢測各換流站接收到的故障行波，以各換流站之間接收到故障行波的時間差為變量，構(gòu)建特征函數(shù)，計(jì)算函數(shù)的特征值，將特征值與零進(jìn)行比較，判斷故障行波的發(fā)生支路。本發(fā)明涉通過換流站接收故障行波的時間差，計(jì)算故障行波傳輸距離關(guān)系來判斷故障的發(fā)生支路，簡化了線路結(jié)構(gòu)、能通過計(jì)算對故障判斷處理，動作速度快。
【專利說明】一種多端直流線路保護(hù)的故障分支的判別方法及裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種多端直流線路保護(hù)的故障分支的判別方法及裝置，屬于電力系統(tǒng)中故障分析判斷【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]多端直流輸電具有多電源供電、多落點(diǎn)受電，單線路故障不影響其他正常系統(tǒng)的特點(diǎn)。當(dāng)多個交流系統(tǒng)需要直流互聯(lián)、有多電源供電和多落點(diǎn)受電需求、征地條件無法滿足原有雙端系統(tǒng)擴(kuò)容時，多端直流輸電系統(tǒng)具有明顯優(yōu)勢。在我國“西電東送”戰(zhàn)略中多端直流輸電發(fā)揮了重要作用。近年來，國家電網(wǎng)和南方電網(wǎng)都已有多個直流輸電工程投入建設(shè)和商業(yè)運(yùn)行。
[0003]并聯(lián)型多端直流電輸電系統(tǒng)中，高壓直流線路并聯(lián)使用，特點(diǎn)是當(dāng)任意換流站間直流線路故障時，系統(tǒng)中所有換流站都感受到直流線路故障。在并聯(lián)型接線方式下，當(dāng)發(fā)生線路故障時，必須能夠快速隔離故障，剩余正常系統(tǒng)應(yīng)能夠恢復(fù)運(yùn)行。如不在T節(jié)點(diǎn)處設(shè)置電流互感器，則多端直流線路保護(hù)的原理只能判別是區(qū)內(nèi)故障還是區(qū)外故障，而無法判別故障在哪條直流線路，將影響故障的隔離和直流的恢復(fù)。
[0004]目前工程的做法是在線路的T接點(diǎn)處設(shè)置匯流母線以及開關(guān)設(shè)備，并為每條線路配置電流互感器。通過采集線路兩側(cè)的數(shù)據(jù)，將多端直流的線路結(jié)構(gòu)劃分為多條雙端線路，并通過直流線路行波保護(hù)來進(jìn)行檢測和切除直流線路故障，保證電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。但該方式存在以下缺點(diǎn):1、使用了電流互感器、硬件設(shè)備昂貴、且占地面積大，成本高。2、在T接點(diǎn)處還需要設(shè)置保護(hù)裝置與換流站側(cè)的保護(hù)裝置進(jìn)行配合，增加了通信通道需求，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，資金投入大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的之一，是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)設(shè)備占地面積和投資大，且成本高的問題，提供一種多端直流線路保護(hù)的故障分支的判別方法，該判別方法無需在T接點(diǎn)處設(shè)置電流互感器，即可實(shí)現(xiàn)故障支路的判別，減少了硬件設(shè)備的配置，節(jié)省工程投資。具有簡化線路結(jié)構(gòu)、成本低和可靠性高的特點(diǎn)。
[0006]本發(fā)明的目的之二，是為了提供一種多端直流線路保護(hù)的故障分支的判別裝置。
[0007]本發(fā)明的目的之一可以通過以下技術(shù)方案達(dá)到:
[0008]一種多端直流線路保護(hù)的故障分支的判別方法，其特征在于包括以下步驟:
[0009]I)設(shè)置多端直流系統(tǒng)模型，在多端直流系統(tǒng)中形成多端直流線路的T接點(diǎn)，在T接點(diǎn)設(shè)置開關(guān)站或與相應(yīng)的換流站合并設(shè)置開關(guān)站，通過以T接點(diǎn)為支點(diǎn)形成若干條多端直流支路；開關(guān)站中設(shè)置開斷設(shè)備，所述開斷設(shè)備為交流斷路器或者快速直流開關(guān)；
[0010]2)為多端直流系統(tǒng)模型的若干個多端直流換流站設(shè)置一個基準(zhǔn)同步時鐘，該基準(zhǔn)同步時鐘通過選擇GPS或北斗同步對時，或通過保護(hù)裝置之間的乒乓對時方式使各站的時鐘同步到一個基準(zhǔn)上；[0011]3)檢測各換流站接收到的故障行波，以各換流站之間接收到故障行波的時間差為變量，構(gòu)建特征函數(shù)，計(jì)算函數(shù)的特征值，將特征值與零進(jìn)行比較，判斷故障行波的發(fā)生支路。
[0012]本發(fā)明的目的之一還可以通過采取如下技術(shù)方案達(dá)到:
[0013]作為一種優(yōu)選方案，所述的多端直流系統(tǒng)模型為包括換流站A、B、C、D的四端模型，其中換流站A與換流站B為整流站，換流站C和換流站D為逆變站；該四端模型中形成Tl和T2 二個多端直流線路T接點(diǎn)，在T接點(diǎn)設(shè)置開關(guān)站或與相應(yīng)的換流站合并設(shè)置開關(guān)站；以Tl和T2為支點(diǎn)形成AT1、BTU CT2和DT2四條直流支路，設(shè)定所述各支路的長度分別為L1、L2、L3和L4，T接點(diǎn)Tl與T2之間的距離為L5 ;在T接點(diǎn)處和各支路的換流站處設(shè)置交流斷路器或者快速直流開關(guān)，形成多端直流線路的開斷設(shè)備SW11、SW12、SW21、SW22、SW31、SW32、Sff4K SW42 ;通過關(guān)系式:
[0014]f (t1； t2) =v (tft) - (L2-L1)和
[0015]
【權(quán)利要求】
1.一種多端直流線路保護(hù)的故障分支的判別方法，其特征在于包括以下步驟: 1)設(shè)置多端直流系統(tǒng)模型，在多端直流系統(tǒng)中形成多端直流線路的T接點(diǎn)，在T接點(diǎn)設(shè)置開關(guān)站或與相應(yīng)的換流站合并設(shè)置開關(guān)站，通過以T接點(diǎn)為支點(diǎn)形成若干條多端直流支路；開關(guān)站中設(shè)置開斷設(shè)備，所述開斷設(shè)備為交流斷路器或者快速直流開關(guān)； 2)為多端直流系統(tǒng)模型的若干個多端直流換流站設(shè)置一個基準(zhǔn)同步時鐘，該基準(zhǔn)同步時鐘通過選擇GPS或北斗同步對時，或通過保護(hù)裝置之間的乒乓對時方式使各站的時鐘同步到一個基準(zhǔn)上； 3)檢測各換流站接收到的故障行波，以各換流站之間接收到故障行波的時間差為變量，構(gòu)建特征函數(shù)，計(jì)算函數(shù)的特征值，將特征值與零進(jìn)行比較，判斷故障行波的發(fā)生支路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多端直流線路保護(hù)的故障分支的判別方法，其特征在于:所述的多端直流系統(tǒng)模型為包括換流站A、B、C、D的四端模型，其中換流站A與換流站B為整流站，換流站C和換流站D為逆變站；該四端模型中形成Tl和T2 二個多端直流線路T接點(diǎn)，在T接點(diǎn)設(shè)置開關(guān)站或與相應(yīng)的換流站合并設(shè)置開關(guān)站；以Tl和T2為支點(diǎn)形成AT1、BT1、CT2和DT2四條直流支路，設(shè)定所述各支路的長度分別為L1、L2、L3和L4，T接點(diǎn)Tl與T2之間的距離為L5 ;在T接點(diǎn)處和各支路的換流站處設(shè)置交流斷路器或者快速直流開關(guān)，形成多端直流線路的開斷設(shè)備SW11、SW12、Sff2K SW22、SW31、SW32、SW41、SW42 ;通過關(guān)系式:
f (t1； t2) =v (t2-ti) - (L2-L1)和
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種多端直流線路保護(hù)的故障分支的判別方法，其特征在于包括如下具體步驟: 1)計(jì)算故障行波在Tl接點(diǎn)的特征函數(shù)數(shù)值，設(shè)故障行波到達(dá)Tl接點(diǎn)A、B換流站所需要的時間為tp t2，V為故障行波的傳播速度，建立h和t2的關(guān)系函數(shù):
f (t1； t2) =v (t2-ti) - (L2-L1) (I) 2)當(dāng)故障發(fā)生在ATI支路，假設(shè)X為故障點(diǎn)距離換流站A的距離，有: Vt1=X (2) Vt2=L^L2-X (3) 將式(2)和(3)代入式(I)得:
f (t1； t2) =2L「2x > O 3)當(dāng)故障點(diǎn)發(fā)生在BTl支路，假設(shè)X為故障點(diǎn)距離換流站B的距離，有:Vt2=X (4) Vt1=L^L2-X (5) 將式(4)和(5)代入式(I)得: f (t1； t2) =2x_2L2 < O 4)當(dāng)故障點(diǎn)發(fā)生在其它支路時，有: Vt2=L^L2-Vt1 (6) 將式(6)代入式(I)得: f (t1； t2) = O (7) 5)由步驟I)-4)所述可知:
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種多端直流線路保護(hù)的故障分支的判別方法，其特征在于:綜合步驟5)和10),通過f (t” t2)、f (t3, t4)的特征值,可知故障判斷結(jié)果為: 1)若fU1, t2) > 0，且f (t3，t4)=0，判定為故障發(fā)生在ATl支路； 2)若f(t”t2) < 0，且f (t3，t4)=0，判定為故障發(fā)生在BTl支路； 3)若f(t”t2)=0mt3，t4) > 0，判定為故障發(fā)生在CTl支路；4)若f(t1,t2)=0，且f(t3，t4) < O，判定為故障發(fā)生在DTl支路； 5)若f(t1-t2)=0，且f(t3，t4)=0，判定為故障發(fā)生在T1T2支路。
5.一種多端直流線路保護(hù)的故障分支的判別裝置，其特征在于:包括多端直流系統(tǒng)模型和開斷設(shè)備，所述的多端直流系統(tǒng)模型為包括若干個換流站的多端模型，其中，一部分換流站為整流站，另一部分換流站為逆變站；該多端模型中形成至少形成二個多端直流線路T接點(diǎn)，在T接點(diǎn)設(shè)置開關(guān)站或與相應(yīng)的換流站合并設(shè)置開關(guān)站；以所述T接點(diǎn)為支點(diǎn)形成至少四條直流支路，設(shè)定所述各支路的長度及T接點(diǎn)之間的距離；在1'接點(diǎn)處和各支路的換流站處設(shè)置交流斷路器或者快速直流開關(guān)，形成多端直流線路的開斷設(shè)備。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種多端直流線路保護(hù)的故障分支的判別裝置，其特征在于:所述的多端直流系統(tǒng)模型為包括換流站A、B、C、D的四端模型，其中換流站A與換流站B為整流站，換流站C和換流站D為逆變站；該四端模型中形成Tl和T2 二個多端直流線路T接點(diǎn)，在T接點(diǎn)設(shè)置開關(guān)站或與相應(yīng)的換流站合并設(shè)置開關(guān)站；以Tl和T2為支點(diǎn)形成AT1、BTUCT2和DT2四條直流支路，設(shè)定所述各支路的長度分別為L1、L2、L3和L4，T接點(diǎn)Tl與T2之間的距離為L5 ;在T接點(diǎn)處和各支路的換流站處設(shè)置交流斷路器或者快速直流開關(guān)，形成多端直流線路的開斷設(shè)備SW11、SW12、Sff2K SW22、SW31、SW32、Sff4K SW42。
【文檔編號】G01R31/08GK103825257SQ201410016024
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年1月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月14日
【發(fā)明者】施世鴻, 賈紅舟, 倫振堅(jiān), 谷新梅, 譚茂強(qiáng), 馮曉東 申請人:中國能源建設(shè)集團(tuán)廣東省電力設(shè)計(jì)研究院